旋翼桨叶载荷测量中的解耦方法研究

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1、总第165期2010年第4期直升机技术HELICOPTERTECHNIQUETotalNo．165No．42010文章编号：1673—1220(2010)04-008-03旋翼桨叶载荷测量中的解耦方法研究余洵，岳巍，杨广根，张波，邹静(中国直升机设计研究所，江西景德镇333001)摘要为了解除直升机旋翼桨叶挥舞面载荷和摆振面载荷在测量中的耦合效应，提出了两种解耦方法：分析解耦法和物理解耦法。通过对两者的分析比较，确定两者的优缺点，为型号应用提供方法借鉴。关键词旋翼桨叶；载荷标定；解耦方法；挥舞面；摆振面中图分类号：V215．2文献标

2、识码：AStudyforSolving-CoupleinRotorBladeLoadMeasurementYUXun，YUEWei，YANGGuanggen，ZHANGBo，ZOUJing(ChinaHelicopterResearchandDevelopmentInstitute，Jingdezhen333001，China)AbstractThispaperintroducedtwomethodsforsolving··coupleoftheflapandthelagplaneinhel-icopterrotorbladeloa

3、dmeasurement．Onewasanalyzingsolving—couple，anotherwasphysicalsol—ring-couple．Advantageanddisadvantageofthetwomethodswereascertainedbyanalysisandtom—paring．Itwouldbehelpfultoapplicationforhelicopter．1引言．旋翼载荷测量是直升机研制过程中的一个重要工作环节。由于直升机旋翼桨叶剖面不对称性的特点，尤其是当今广泛使用的复合材料桨叶，在实际研究载

4、荷与变形时，会碰到如下问题：挥舞载荷会在摆振面有应变输出，同样，摆振载荷会在挥舞面有应变输出，即存在耦合问题。要找出载荷与应变的关系，需要对耦合方程进行解耦。本文引入两种解耦方法。一种是分析解耦法，另外一种就是物理解耦法。2找出挥舞、摆振载荷方向在对桨叶进行载荷测量前，都需要对贴应变片的桨叶剖面进行载荷标定。对直升机旋翼桨叶(包括尾桨)来说，往往都存在结构预扭角，即各剖面的最大刚度面(我们称其为摆振面)(或最小刚度面，即挥舞面)相互之间存在一夹角(一般定义桨叶0剖面的结构预扭角为0度)。我们在这里把各剖面的摆振面(或挥舞面)相对于桨

5、叶O剖面的摆振面(或挥舞面)的夹角称其为该剖面的“最佳角度”。找到了这个“最佳角度”，就找到了桨叶的挥舞、摆振载荷方向。其实，桨叶的“最佳角度”的大小在桨叶的理论外型图上都有规定，但桨叶在生产过程中，各剖面实际的“最佳角度”与理论外型图上规定的会有所不同，这就需要在载荷标定之前进行各剖面“最佳角度”的寻找。“最佳角度”的寻找方法可参照文献[1]。3解耦方法桨叶载荷测量一般方程如下：收稿日期：2010-lO旬8作者简介：余洵(1963一)，男，江西南昌人，硕士，研究员，主要研究方向：直升机旋翼桨叶强度、疲劳。2010年第4期余淘，岳巍

6、，杨广根，等：旋翼桨叶载荷测量中的解耦方法研究·9·要找出载荷与应变的关系，需要对上述方程进行解耦分析。下面推荐两种解耦方法，一种是分析解耦法，另外一种就是物理解耦法。3．1分析解耦法针对方程(1)，可以分级先加载挥舞弯矩，使摆振弯矩为o，通过应变仪获得应变8擎和占铲，通过拟合再计算可得A挥一挥和A挥谁；再分级先加载摆振弯矩，使挥舞弯矩为o，通过应变仪获得应变占霎量和占≯，通过拟合再计算可得Am-m和A摆埔。把方程(1)改写如下形式：圆=眨恕{麓)㈤脚=【二=期一圆㈤即：盼【乏芝喀)㈩其中：【乏芝¨=矧一r生缝一生缝]：l厶厶i(5

7、)l一雩等j厶=A挥一挥×A摆一摆一A挥—嘉XA摆_+挥解耦后的方程为：』‰=酶一挥×占驴+‰×占擎(6)【‰=酶嘲×占驴+K摆一按×占≯一单片输出值，找出最佳的四个摆振片，使得组桥后无摆振输出(或摆振输出极小)。下面举例说明：<1．．：=6≥5423图1某桨叶剖面贴片示意图在如图1所示的某桨叶剖面贴6个应变单片，先加挥舞弯矩肘挥到该剖面，测出6个单片的应变值分男Ⅱ为占l、s2、占3、84、占5和86，算出：(8l+占2)一(占f+句)=△矿，其中占i、句是83、64、岛、氏中的任意两个。然后加摆振弯矩肘摆到该剖面，测出6个单片的应

8、变值分别为占⋯占22、占33、占价s55和占66，算出：(占ll+822)一(占“+％)=占釜，其中F“、％是占33、8小占，，、8砸中的任意两个。最后计算出垒}。8穗讨论：若△占9=0，则挥舞载荷作用下摆振应变桥路输出应变就为0，也